CN116649233A - 一种母猪饲喂智能化控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及饲喂控制技术领域，尤其涉及一种母猪饲喂智能化控制系统，包括：进料模块，其与饲料仓库相连，用以储存饲料；输送模块，其与所述进料模块相连，用以输送进料模块输出的饲料；下料模块，其与所述输送模块相连，包括设置于料槽上方用以将输送模块输出的饲料散布至料槽中的出料口；检测模块，其与所述下料模块相连，用于检测料槽当前的饲料高度以及当前的母猪背膘厚度，包括设置在料槽内壁上用以检测料槽内饲料高度的高度传感器和设置在料槽上方用以在母猪进食时对母猪的背膘厚度进行检测的背膘厚度检测器；中控模块，用以根据饲料高度与预设饲料高度差值将下料高度调降至第一对应下料高度，本发明实现了饲喂精准性的提高。
Description
技术领域
本发明涉及饲喂控制技术领域，尤其涉及一种母猪饲喂智能化控制系统。
背景技术
生猪养殖作为农业的重要组成部分，在农业的发展中有重要的作用。最近十几年我国养猪产业稳步发展，总体养殖规模长期居世界首位。目前我国养猪业正由传统养猪业向现代养猪业转变，无论是养殖模式、区域布局还是生产方式、生产能力都在发生显著变化。母猪繁殖性能是衡量养猪生产的重要经济指标之一，充分发挥和利用母猪的繁殖性能，是提高猪场经济效益的根本手段。而母猪的营养状况对其繁殖性能有直接的影响，因此母猪在不同繁殖阶段的营养状况成为养猪生产者研究的重点。由于母猪的营养状况很难直接定，与之高度相关的背膘厚就成为衡量母猪营养状况的重要指标。因此我们着重融合母猪背膘、采食数据、饮水数据、和母猪所处阶段进行系统化的研究分析。从而为母猪的精准饲养管理奠定基础。
中国专利公开号：CN112154931A公开了一种分娩母猪精准饲喂控制方法；其包括以下步骤：预先将待分娩母猪信息与对应该待分娩母猪栏位的饲喂控制器信息绑定，并将绑定信息反馈至云端；对待分娩母猪从临产至分娩阶段的状态进行实时监测并反馈云端，云端根据母猪当前所处状态查找对应的饲喂曲线；云端调用与所查找到的饲喂曲线相对应的饲喂程序，基于饲喂程序控制饲喂器对相应栏位母猪进行饲喂，由此可见，上述技术方案中所述分娩母猪精准饲喂控制方法存在以下问题：只能饲喂从临产阶段至分娩阶段的母猪，无法对母猪的各个阶段进行精准饲喂，但是，在饲喂母猪的过程中，只精确饲待分娩时期，不对其他时期进行精准饲喂，不利于幼崽的生长发育。
发明内容
为此，本发明提供一种基于机器学习与多特征融合的母猪精准饲喂曲线方法，用以克服现有技术中未对母猪各个时期精准饲喂的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种母猪饲喂智能化控制系统，包括：
进料模块，其与饲料仓库相连，用以储存饲料；
输送模块，其与所述进料模块相连，用以输送进料模块输出的饲料；
下料模块，其与所述输送模块相连，包括设置于料槽上方用以将输送模块输出的饲料散布至料槽中的出料口；
检测模块，其与所述下料模块相连，用于检测料槽当前的饲料高度以及当前的母猪背膘厚度，包括设置在料槽内壁上用以检测料槽内饲料高度的高度传感器和设置在料槽上方用以在母猪进食时对母猪的背膘厚度进行检测的背膘厚度检测器；
中控模块，其分别与所述进料模块、所述输送模块、所述下料模块以及所述检测模块相连，用以根据饲料高度与预设饲料高度差值将下料高度调降至第一对应下料高度，以及，根据下料时长将下料口直径调节至对应直径，以及，根据多头母猪饲喂的平均延迟时长将下料高度二次调节至第二对应下料高度，以及，根据历史数据中的猪膘的增长量将单位时间的投喂量调节至对应值。
进一步地，中控模块根据料槽内饲料的平均高度确定下料过程的稳定性是否在允许范围内的三类判定方式，其中，
料槽的面积为S，单个测量周期内下料模块的下料体积为V，平均高度的计算公式为：/> 为检测模块测量到的下料前料槽饲料的平均高度；
第一类判定方式为，所述中控模块在预设第一高度条件下判定下料过程的稳定性低于允许范围，初步判定饲料下料的延续性低于允许范围，并根据达到标准饲料高度所需下料时长对下料的延续性是否低于允许范围进行二次判定；
第二类判定方式为，所述中控模块在预设第二高度条件下判定下料过程的稳定性低于允许范围，通过计算当前料槽内的饲料高度与预设第一高度的差值以将下料高度调节至第一下料高度；
第三类判定方式为，所述中控模块在预设第三高度条件下判定下料过程的稳定性在允许范围；
其中，所述第一高度条件为饲料高度小于第一预设高度；所述第二高度条件为饲料高度大于等于第一预设高度且小于等于第二预设高度；所述第三高度条件为饲料高度大于第二预设高度；所述第一预设高度小于所述第二预设高度。
进一步地，中控模块在预设第二高度条件下根据当前料槽内的饲料高度与预设第一高度的差值确定针对下料高度的三类调节方式，其中，
第一类调节方式为，所述中控模块在预设第一高度差值条件下将所述下料高度调节至预设下料高度；
第二类调节方式为，所述中控模块在预设第二高度差值条件下使用预设第二下料高度调节系数将所述下料高度调节至第一下料高度；
第三类调节方式为，所述中控模块在预设第三高度差值条件下使用预设第一下料高度调节系数将所述下料高度调节至第二下料高度；
其中，所述第一高度差值条件为当前料槽内的饲料高度与预设第一高度的差值小于等于第一预设高度差值；所述第二高度差值条件为当前料槽内的饲料高度与预设第一高度的差值大于第一预设高度差值且小于等于第二预设高度差值；所述第三高度差值条件为当前料槽内的饲料高度与预设第一高度的差值大于第二预设高度差值；所述第一预设高度差值小于所述第二预设高度差值，所述预设第一下料高度调节系数小于所述预设第二下料高度调节系数。
进一步地，中控模块在所述第一高度条件下根据达到标准饲料高度范围所需下料时长确定下料延续性是否低于允许范围的两类二次判定方式，其中，
第一类延续性二次判定方式为，所述中控模块在预设第一下料时长条件下二次判定下料延续性在允许范围内；
第一类延续性二次判定方式为，所述中控模块在预设第二下料时长条件下二次判定下料延续性低于允许范围，通过计算达到标准饲料高度范围所需下料时长与预设下料时长的差值以将下料口直径调节至第一下料口直径；
其中，所述预设第一下料时长条件为，达到标准饲料高度范围所需下料时长小于等于预设下料时长；所述预设第二下料时长条件为，达到标准饲料高度范围所需下料时长大于预设下料时长。
进一步地，中控模块在预设第二下料时长条件下根据达到标准饲料高度范围所需下料时长与预设下料时长的差值确定针对下料口直径的两类调节方式，其中，
第一类直径调节方式为，所述中控模块在预设第一下料时长差值条件下按照预设下料口直径进行下料；
第二类直径调节方式为，所述中控模块在预设第二下料时长差值条件下使用预设第一直径调节系数将所述下料口直径调节至第一下料直径；
其中，所述预设第一下料时长差值条件为，达到标准饲料高度范围所需下料时长与预设下料时长的差值小于等于预设下料时长差值；所述预设第二下料时长差值条件为，达到标准饲料高度范围所需下料时长与预设下料时长的差值大于预设下料时长差值；所述预设第一直径调节系数恒大于1。
进一步地，中控模块根据若干头母猪饲喂的平均延迟时长确定输送部分到下料部分的整体输送速度是否在允许范围内的两类判定方式，其中，
第一类判定方式为，所述中控模块在预设第一延迟时长条件下判定整体输送速度在允许范围内；
第二类判定方式为，所述中控模块在预设第二延迟时长条件下判定整体输送速度低于允许范围，通过计算当前饲喂的平均延迟时长与预设第一延迟时长的差值以将下料高度二次调节至第三下料高度；
其中，所述预设第一延迟时长条件为当前平均延迟时长小于等于第一平均延迟时长；第二延迟时长条件为当前平均延迟时长大于第一平均延迟时长。
进一步地，中控模块在预设第二延迟时长条件下根据当前饲喂的平均延迟时长与预设第一延迟时长的时差确定针对下料高度的两类调节方式，其中，
第一下料高度调节方式为，所述中控模块在预设第一母猪饲喂的平均延迟时长条件按照预设参数输送饲料，并继续记录母猪相关数值；
第二下料高度调节方式为，所述中控模块在预设第二母猪饲喂的平均延迟时长条件下使用第三下料高度调节系数将所述下料高度调节至第三下料高度；
其中，所述第三下料高度调节系数大于0且小于1。
进一步地，中控模块根据当前测量到的母猪背膘厚度确定母猪的生长速度是否在正常范围内的两种判定方式，其中，
第一种生长速度判定方式为，所述中控模块在当前母猪背膘厚度在预设第一背膘厚度条件下时判定母猪的生长速度在允许范围内；
第二种生长速度判定方式为，所述中控模块在当前母猪背膘厚度在预设第二背膘厚度条件下时判定母猪的生长速度低于允许范围，通过计算当前母猪背膘厚度与预设第一背膘厚度的差值以将日下料量调节至对应值；
其中，各个生产阶段的母猪背膘厚度均不相同，所述预设第一背膘厚度条件为当前母猪背膘厚度大于等于第一背膘厚度，所述预设第二背膘厚度条件为当前母猪背膘厚度小于第一背膘厚度。
进一步地，中控模块在预设第二背膘厚度条件下根据当前背膘厚度与第一背膘厚度的差值确定针对后续饲料下料量的两类调节方式，其中，
第一类下料量调节方式为，所述中控模块在预设第一背膘厚度差值条件下按照当前日下料量进行饲喂；
第二类下料量调节方式为，所述中控模块在预设第二背膘厚度差值条件下时，使用日下料量第一调节系数将日下料量调高至第一预设日下料量。
进一步地，所述第一背膘厚度差值条件为，当前背膘厚度与第一背膘厚度的差值为正值，所述第二背膘厚度差值条件为，当前背膘厚度与第一背膘厚度的差值为负值；第一日下料量调节系数大于1。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明所述控制系统通过设置的进料模块、输送模块、下料模块、检测模块以及中控模块，通过根据饲料高度与预设饲料高度差值将下料高度调降至第一对应下料高度，降低了下料高度对于饲料散落程度的影响，同时也可以排除因为机器问题导致母猪饲料不够的问题，通过根据下料时长将下料口直径调节至对应直径，降低了由于对下料口直径的调节不精准对于饲喂精准性的影响；通过根据多头母猪饲喂的平均延迟时长将下料高度二次调节至第二对应下料高度，降低了由于对下料高度的调节不精准对于饲喂速度的影响，实现了饲喂精准性的提高。
进一步地，对下料稳定性设置三个判定条件，目的是判断饲料高度不在标准高度范围的原因，根据不同饲料高度，判断不同高度的成因，并针对下料模块进行调节，降低其他因素对下料速度的影响，进一步实现了饲喂精准性的提高。
进一步地，对下料高度进行不同的调节方式，使得调节的过程更加简便，进一步实现了饲喂精准性的提高。
进一步地，对下料时长延续性的判定目的是进一步排除是否为下料模块的干扰，以及为后续检测母猪的进料情况进行测量，进一步实现了饲喂精准性的提高。
进一步地，对下料模块进行料口直径调节，排除下料模块影响，对母猪的进料情况进行测量，作为后续调节饲喂量的基础，进一步实现了饲喂精准性的提高。
进一步地，对多头母猪饲喂的延长时间进行统计，判断下料模块输送速度是否在允许范围内输送，并二次对下料高度进行调节，避免调节误差对后续智能饲喂的影响，进一步实现了饲喂精准性的提高。
进一步地，输送速度低于允许范围内对下料高度二次调节，可以优化饲料的输送速度，可以达到避免饲料浪费的效果，进一步实现了饲喂精准性的提高。
进一步地，对母猪背膘实时测量，可以直接得到当前母猪的身体指标，对背膘的不同情况进行划分，可以对应情况调整每日饲喂量，达到最好的饲喂效果确保母猪的身体情况，进一步实现了饲喂精准性的提高。
进一步地，对不同背膘情况的母猪对应的增加饲料或者保持当前的饲喂情况，可以达到对母猪各个时期精准饲喂，进一步实现了饲喂精准性的提高。
附图说明
图1为本发明实施例一种母猪饲喂智能化控制系统的整体结构框图；
图2为本发明实施例一种母猪饲喂智能化控制系统涉及的机器学习方法的流程图；
图3为本发明实施例一种母猪饲喂智能化控制系统的试验过程中收集到的各阶段母猪背膘厚度标准图；
图4为本发明实施例一种母猪饲喂智能化控制系统的试验过程中收集到的母猪日喂料标准图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1、图2、图3以及图4所示，起分别为本发明实施例一种母猪饲喂智能化控制系统的整体结构框图、系统涉及的机器学习方法的流程图、系统的试验过程中收集到的各阶段母猪背膘厚度标准图以及系统的试验过程中收集到的母猪日喂料标准图；本发明一种母猪饲喂智能化控制系统，包括：
进料模块，其与饲料仓库相连，用以储存饲料；
输送模块，其与所述进料模块相连，用以输送进料模块输出的饲料；
下料模块，其与所述输送模块相连，包括设置于料槽上方用以将输送模块输出的饲料散布至料槽中的出料口；
检测模块，其与所述下料模块相连，用于检测料槽当前的饲料高度以及当前的母猪背膘厚度，包括设置在料槽内壁上用以检测料槽内饲料高度的高度传感器和设置在料槽上方用以在母猪进食时对母猪的背膘厚度进行检测的背膘厚度检测器；
中控模块，其分别与所述进料模块、所述输送模块、所述下料模块以及所述检测模块相连，用以根据饲料高度与预设饲料高度差值将下料高度调降至第一对应下料高度，以及，根据下料时长将下料口直径调节至对应直径，以及，根据多头母猪饲喂的平均延迟时长将下料高度二次调节至第二对应下料高度，以及，根据历史数据中的猪膘的增长量将单位时间的投喂量调节至对应值；
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明所述控制系统通过设置的进料模块、输送模块、下料模块、检测模块以及中控模块，通过根据饲料高度与预设饲料高度差值将下料高度调降至第一对应下料高度，降低了下料高度对于饲料散落程度的影响，同时也可以排除因为机器问题导致母猪饲料不够的问题，通过根据下料时长将下料口直径调节至对应直径，降低了由于对下料口直径的调节不精准对于饲喂精准性的影响；通过根据多头母猪饲喂的平均延迟时长将下料高度二次调节至第二对应下料高度，降低了由于对下料高度的调节不精准对于饲喂速度的影响，实现了饲喂精准性的提高。
具体而言，中控模块根据料槽内饲料的平均高度确定下料过程的稳定性是否在允许范围内的三类判定方式，其中，
料槽的面积为S，单个测量周期内下料模块的下料体积为V，平均高度的计算公式为：/> 为检测模块测量到的下料前料槽饲料的平均高度；
第一类判定方式为，所述中控模块在预设第一高度条件下判定下料过程的稳定性低于允许范围，初步判定饲料下料的延续性低于允许范围，并根据达到标准饲料高度所需下料时长对下料的延续性是否低于允许范围进行二次判定；
第二类判定方式为，所述中控模块在预设第二高度条件下判定下料过程的稳定性低于允许范围，通过计算当前料槽内的饲料高度与预设第一高度的差值以将下料高度调节至第一下料高度；
第三类判定方式为，所述中控模块在预设第三高度条件下判定下料过程的稳定性在允许范围；
设定饲料高度为h，第一预设高度为h1，第二预设高度为h2，则有：
所述第一高度条件为h＜h1；
所述第二高度条件为h1≤h≤h2；
所述第三高度条件为h2＜h；
进一步地，对下料稳定性设置三个判定条件，目的是判断饲料高度不在标准高度范围的原因，根据不同饲料高度，判断不同高度的成因，并针对下料模块进行调节，降低其他因素对下料速度的影响，进一步实现了饲喂精准性的提高。
具体而言，中控模块在预设第二高度条件下根据当前料槽内的饲料高度与预设第一高度的差值确定针对下料高度的三类调节方式，其中，
第一类调节方式为，所述中控模块在预设第一高度差值条件下将所述下料高度调节至预设下料高度；
第二类调节方式为，所述中控模块在预设第二高度差值条件下使用预设第二下料高度调节系数将所述下料高度调节至第一下料高度；
第三类调节方式为，所述中控模块在预设第三高度差值条件下使用预设第一下料高度调节系数将所述下料高度调节至第二下料高度；
设定预设料槽内的饲料高度与预设第一高度的差值为Δh，第一预设高度差值为Δh1，第二预设高度差值为Δh2，第一下料高度调节系数α1，第二下料高度调节系数α2，则有：
所述第一高度差值条件为Δh≤Δh1；
所述第二高度差值条件为Δh1＜Δh≤Δh2；
所述第三高度差值条件为Δh2＜Δh；
所述预设第一下料高度调节系数小于所述预设第二下料高度调节系数1＜α1＜α2；
进一步地，对下料高度进行不同的调节方式，使得调节的过程更加简便，进一步实现了饲喂精准性的提高。
具体而言，中控模块在所述第一高度条件下根据达到标准饲料高度范围所需下料时长确定下料延续性是否低于允许范围的两类二次判定方式，其中，
第一类延续性二次判定方式为，所述中控模块在预设第一下料时长条件下二次判定下料延续性在允许范围内；
第一类延续性二次判定方式为，所述中控模块在预设第二下料时长条件下二次判定下料延续性低于允许范围，通过计算达到标准饲料高度范围所需下料时长与预设下料时长的差值以将下料口直径调节至第一下料口直径；
设定预达到标准饲料高度范围所需下料时长为t，预设下料时长为t1，则有：
所述预设第一下料时长条件为t≤t1；
所述预设第二下料时长条件为t1＜t；
进一步地，对下料时长延续性的判定目的是进一步排除是否为下料模块的干扰，以及为后续检测母猪的进料情况进行测量，进一步实现了饲喂精准性的提高。具体而言，中控模块在预设第二下料时长条件下根据达到标准饲料高度范围所需下料时长与预设下料时长的差值确定针对下料口直径的两类调节方式，其中，
第一类直径调节方式为，所述中控模块在预设第一下料时长差值条件下按照预设下料口直径进行下料；
第二类直径调节方式为，所述中控模块在预设第二下料时长差值条件下使用预设第一直径调节系数将所述下料口直径调节至第一下料直径；
设定达到标准饲料高度范围所需下料时长与预设下料时长的差值为Δt，预设下料时长差值为Δt1，预设第一直径调节系数β1，则有：
所述预设第一下料时长差值条件为Δt≤Δt1；
所述预设第二下料时长差值条件为Δt1＜Δt；
所述预设第一直径调节系数β1＞1；
进一步地，对下料模块进行料口直径调节，排除下料模块影响，对母猪的进料情况进行测量，作为后续调节饲喂量的基础，进一步实现了饲喂精准性的提高。具体而言，中控模块根据若干头母猪饲喂的平均延迟时长确定输送部分到下料部分的整体输送速度是否在允许范围内的两类判定方式，其中，
第一类判定方式为，所述中控模块在预设第一延迟时长条件下判定整体输送速度在允许范围内；
第二类判定方式为，所述中控模块在预设第二延迟时长条件下判定整体输送速度低于允许范围，通过计算当前饲喂的平均延迟时长与预设第一延迟时长的差值以将下料高度二次调节至第三下料高度；
设定当前平均延迟时长为T，第一平均延迟时长为T1，则有：
所述预设第一延迟时长条件为T≤T1；
所述预设第二延迟时长条件为T1＜T；
进一步地，对多头母猪饲喂的延长时间进行统计，判断下料模块输送速度是否在允许范围内输送，并二次对下料高度进行调节，避免调节误差对后续智能饲喂的影响，进一步实现了饲喂精准性的提高。
具体而言，中控模块在预设第二延迟时长条件下根据当前饲喂的平均延迟时长与预设第一延迟时长的时差确定针对下料高度的两类调节方式，其中，
第一下料高度调节方式为，所述中控模块在预设第一母猪饲喂的平均延迟时长条件按照预设参数输送饲料，并继续记录母猪相关数值；
第二下料高度调节方式为，所述中控模块在预设第二母猪饲喂的平均延迟时长条件下使用第三下料高度调节系数将所述下料高度调节至第三下料高度；
设定第三下料高度调节系数为γ1，则有：
所述第三下料高度调节系数0＜γ1＜1；
进一步地，输送速度低于允许范围内对下料高度二次调节，可以优化饲料的输送速度，可以达到避免饲料浪费的效果，进一步实现了饲喂精准性的提高。
具体而言，中控模块根据当前测量到的母猪背膘厚度确定母猪的生长速度是否在正常范围内的两种判定方式，其中，
第一种生长速度判定方式为，所述中控模块在当前母猪背膘厚度在预设第一背膘厚度条件下时判定母猪的生长速度在允许范围内；
第二种生长速度判定方式为，所述中控模块在当前母猪背膘厚度在预设第二背膘厚度条件下时判定母猪的生长速度低于允许范围，通过计算当前母猪背膘厚度与预设第一背膘厚度的差值以将日下料量调节至对应值；
由于各个生产阶段的母猪背膘厚度均不相同，设定当前母猪背膘厚度为H，第一背膘厚度为H1，则有：
所述预设第一背膘厚度条件为H1≤H；
所述预设第二背膘厚度条件为H＜H1；
进一步地，对母猪背膘实时测量，可以直接得到当前母猪的身体指标，对背膘的不同情况进行划分，可以对应情况调整每日饲喂量，达到最好的饲喂效果确保母猪的身体情况，进一步实现了饲喂精准性的提高。
具体而言，中控模块在预设第二背膘厚度条件下根据当前背膘厚度与第一背膘厚度的差值确定针对后续饲料下料量的两类调节方式，其中，
第一类下料量调节方式为，所述中控模块在预设第一背膘厚度差值条件下按照当前日下料量进行饲喂；
第二类下料量调节方式为，所述中控模块在预设第二背膘厚度差值条件下时，使用日下料量第一调节系数将日下料量调高至第一预设日下料量；
设定当前背膘厚度与第一背膘厚度的差值为ΔH，第一日下料量调节系数为δ1，则有：
所述第一背膘厚度差值条件为0＜ΔH；
所述第二背膘厚度差值条件为0＞ΔH；
第一日下料量调节系数δ1＞1；
进一步地，对不同背膘情况的母猪对应的增加饲料或者保持当前的饲喂情况，可以达到对母猪各个时期精准饲喂，进一步实现了饲喂精准性的提高。
具体而言，中控模块涉及的机器学习方法过程如下：
步骤S1，收集母猪的生产数据集，同时统计母猪的每日采食饮水信息；
步骤S2，根据母猪当前妊娠时间，针对不同阶段的每头母猪进行背膘测量；
步骤S3，收集母猪不同时期的背膘标准，以及对应的时期的母猪日喂料量标准；
步骤S4，利用步骤S1至步骤S3收集的多种信息特征进行数据建模获得数据集；
步骤S5，将数据集运用到机器学习，得到的构建母猪精准饲喂曲线；
步骤S6，构建母猪进食饲喂曲线的分类模型，并进行视图分析探究影响母猪采食的相关因素；
步骤S7，根据分析的因素，机器调整母猪的日喂料量，进行对母猪的精准饲喂；
其中，在步骤S7中，所述视图分析包括可视化分析和数据可视化，通过视图分析，可视化分析包括：描述分析，规范分析和预测分析，对找到与影响母猪背膘的因素，进而对母猪饲喂进行精准调控；
视图分析进行的可视化分析和数据可视化，可视化分析中描述分析描述母猪生产数据集，思维信息和背膘之间的联系，并提出其根本原因，规则分析可以从现在母猪背膘状况中学习并制定可精准饲喂的方案，预测分析是可以识别出建议未来情况，预测趋势并进行调节准备，从而实现对母猪的精准饲喂。
用机器学习获得母猪精确饲喂的曲线，以达到对不同时期母猪不同因素下精确饲喂的目的；
其中，中控模块实现智能化所用到的机器学习有多特征融合后形成的数据集，使用少量已标注数据和大量未标注数据来进行半监督学习，通过预期中的预测，且模型通过学习结构整理数据从而做出预测，实现对母猪生产数据集和饲喂信息的分类与回归；机器学习需要用到的算法包括，基于实例的学习算法，降维算法，关联规则学习和模型融合算法；
机器学习中基于实例的学习算法将生产数据集和饲喂信息建模，获得样本数据库，将新信息与比较，可以对结果进行预测；降维算法将多种数据进行简化处理，同时也进行总结与描述，可以将生产数据集与饲喂信息进行分类和回归；关联规则学习可以找出各种数据之间的关联，并用合适的规则进行描述，从而为后续构造曲线提供数据支持；模型融合算法可以将上述算法结合在一起，成合成一个预测，为调控饲喂做准确的数据参考；
其中，基于实例的学习算法采用的是K近邻(KNN)，整个训练数据集表示通过搜索整个训练集内K个最相似的实例，并对这些K个实例的输出变量进行汇总，来预测新的数据点；
降维算法采用的是，逻线性判别分析算法(LDA)由数据的统计属性组成，根据每个类别进行计算，对于单个输入变量，包括：每类的平均值，跨所有类别计算的方差，LDA通过计算每个类的判别值并对具有最大值的类进行预测来进行；
关联规则学习在数据不同变量之间观察到了一些关联，算法要做的就是找出最能描述这些关系的规则，也就是获取一个事件和其他事件之间依赖或关联的知识，常用的关联规则算法有：Apriori算法Eclat算法；
模型融合算法将多个简单的、分别单独训练的弱机器学习算法结合在一起，这些弱机器学习算法的预测以某种方式整合成一个预测。通常这个整合后的预测结果会比一种算法的预测要准确，常用的模型融合增强方法包括：Boosting，Bagging，AdaBoost，堆叠泛化，GBM算法，GBRT算法，随机森林；
可以理解的是，本发明中所使用的机器学习算法不局限于上述的种类，只要可以完成需要的机器学习要求即可，在此不做具体限定。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种母猪饲喂智能化控制系统，其特征在于，包括：
进料模块，其与饲料仓库相连，用以储存饲料；
输送模块，其与所述进料模块相连，用以输送进料模块输出的饲料；
下料模块，其与所述输送模块相连，包括设置于料槽上方用以将输送模块输出的饲料散布至料槽中的出料口；
检测模块，其与所述下料模块相连，用于检测料槽当前的饲料高度以及当前的母猪背膘厚度，包括设置在料槽内壁上用以检测料槽内饲料高度的高度传感器和设置在料槽上方用以在母猪进食时对母猪的背膘厚度进行检测的背膘厚度检测器；
中控模块，其分别与所述进料模块、所述输送模块、所述下料模块以及所述检测模块相连，用以根据饲料高度与预设饲料高度差值将下料高度调降至第一对应下料高度，以及，根据下料时长将下料口直径调节至对应直径，以及，根据多头母猪饲喂的平均延迟时长将下料高度二次调节至第二对应下料高度，以及，根据历史数据中的猪膘的增长量将单位时间的投喂量调节至对应值。
2.根据权利要求1所述的母猪饲喂智能化控制系统，其特征在于，所述中控模块根据料槽内饲料的平均高度确定下料过程的稳定性是否在允许范围内的三类判定方式，其中，
料槽的面积为S，单个测量周期内下料模块的下料体积为V，平均高度的计算公式为： 为检测模块测量到的下料前料槽饲料的平均高度；
第一类判定方式为，所述中控模块在预设第一高度条件下判定下料过程的稳定性低于允许范围，初步判定饲料下料的延续性低于允许范围，并根据达到标准饲料高度所需下料时长对下料的延续性是否低于允许范围进行二次判定；
第二类判定方式为，所述中控模块在预设第二高度条件下判定下料过程的稳定性低于允许范围，通过计算当前料槽内的饲料高度与预设第一高度的差值以将下料高度调节至第一下料高度；
第三类判定方式为，所述中控模块在预设第三高度条件下判定下料过程的稳定性在允许范围；
其中，所述第一高度条件为饲料高度小于第一预设高度；所述第二高度条件为饲料高度大于等于第一预设高度且小于等于第二预设高度；所述第三高度条件为饲料高度大于第二预设高度；所述第一预设高度小于所述第二预设高度。
3.根据权利要求2所述的母猪饲喂智能化控制系统，其特征在于，所述中控模块在预设第二高度条件下根据当前料槽内的饲料高度与预设第一高度的差值确定针对下料高度的三类调节方式，其中，
第一类调节方式为，所述中控模块在预设第一高度差值条件下将所述下料高度调节至预设下料高度；
第二类调节方式为，所述中控模块在预设第二高度差值条件下使用预设第二下料高度调节系数将所述下料高度调节至第一下料高度；
第三类调节方式为，所述中控模块在预设第三高度差值条件下使用预设第一下料高度调节系数将所述下料高度调节至第二下料高度；
其中，所述第一高度差值条件为当前料槽内的饲料高度与预设第一高度的差值小于等于第一预设高度差值；所述第二高度差值条件为当前料槽内的饲料高度与预设第一高度的差值大于第一预设高度差值且小于等于第二预设高度差值；所述第三高度差值条件为当前料槽内的饲料高度与预设第一高度的差值大于第二预设高度差值；所述第一预设高度差值小于所述第二预设高度差值，所述预设第一下料高度调节系数小于所述预设第二下料高度调节系数。
4.根据权利要求3所述的母猪饲喂智能化控制系统，其特征在于，所述中控模块在所述第一高度条件下根据达到标准饲料高度范围所需下料时长确定下料延续性是否低于允许范围的两类二次判定方式，其中，
第一类延续性二次判定方式为，所述中控模块在预设第一下料时长条件下二次判定下料延续性在允许范围内；
第一类延续性二次判定方式为，所述中控模块在预设第二下料时长条件下二次判定下料延续性低于允许范围，通过计算达到标准饲料高度范围所需下料时长与预设下料时长的差值以将下料口直径调节至第一下料口直径；
其中，所述预设第一下料时长条件为，达到标准饲料高度范围所需下料时长小于等于预设下料时长；所述预设第二下料时长条件为，达到标准饲料高度范围所需下料时长大于预设下料时长。
5.根据权利要求4所述的母猪饲喂智能化控制系统，其特征在于，所述中控模块在预设第二下料时长条件下根据达到标准饲料高度范围所需下料时长与预设下料时长的差值确定针对下料口直径的两类调节方式，其中，
第一类直径调节方式为，所述中控模块在预设第一下料时长差值条件下按照预设下料口直径进行下料；
第二类直径调节方式为，所述中控模块在预设第二下料时长差值条件下使用预设第一直径调节系数将所述下料口直径调节至第一下料直径；
其中，所述预设第一下料时长差值条件为，达到标准饲料高度范围所需下料时长与预设下料时长的差值小于等于预设下料时长差值；所述预设第二下料时长差值条件为，达到标准饲料高度范围所需下料时长与预设下料时长的差值大于预设下料时长差值；所述预设第一直径调节系数恒大于1。
6.根据权利要求5所述的母猪饲喂智能化控制系统，其特征在于，所述中控模块根据若干头母猪饲喂的平均延迟时长确定输送部分到下料部分的整体输送速度是否在允许范围内的两类判定方式，其中，
第一类判定方式为，所述中控模块在预设第一延迟时长条件下判定整体输送速度在允许范围内；
第二类判定方式为，所述中控模块在预设第二延迟时长条件下判定整体输送速度低于允许范围，通过计算当前饲喂的平均延迟时长与预设第一延迟时长的差值以将下料高度二次调节至第三下料高度；
其中，所述预设第一延迟时长条件为当前平均延迟时长小于等于第一平均延迟时长；第二延迟时长条件为当前平均延迟时长大于第一平均延迟时长。
7.根据权利要求6所述的母猪饲喂智能化控制系统，其特征在于，所述中控模块在预设第二延迟时长条件下根据当前饲喂的平均延迟时长与预设第一延迟时长的时差确定针对下料高度的两类调节方式，其中，
第一下料高度调节方式为，所述中控模块在预设第一母猪饲喂的平均延迟时长条件按照预设参数输送饲料，并继续记录母猪相关数值；
第二下料高度调节方式为，所述中控模块在预设第二母猪饲喂的平均延迟时长条件下使用第三下料高度调节系数将所述下料高度调节至第三下料高度；
其中，所述第三下料高度调节系数大于0且小于1。
8.根据权利要求7所述的母猪饲喂智能化控制系统，其特征在于，所述中控模块根据当前测量到的母猪背膘厚度确定母猪的生长速度是否在正常范围内的两种判定方式，其中，
第一种生长速度判定方式为，所述中控模块在当前母猪背膘厚度在预设第一背膘厚度条件下时判定母猪的生长速度在允许范围内；
第二种生长速度判定方式为，所述中控模块在当前母猪背膘厚度在预设第二背膘厚度条件下时判定母猪的生长速度低于允许范围，通过计算当前母猪背膘厚度与预设第一背膘厚度的差值以将日下料量调节至对应值；
其中，各个生产阶段的母猪背膘厚度均不相同，所述预设第一背膘厚度条件为当前母猪背膘厚度大于等于第一背膘厚度，所述预设第二背膘厚度条件为当前母猪背膘厚度小于第一背膘厚度。
9.根据权利要求8所述的母猪饲喂智能化控制系统，其特征在于，所述中控模块在预设第二背膘厚度条件下根据当前背膘厚度与第一背膘厚度的差值确定针对后续饲料下料量的两类调节方式，其中，
第一类下料量调节方式为，所述中控模块在预设第一背膘厚度差值条件下按照当前日下料量进行饲喂；
第二类下料量调节方式为，所述中控模块在预设第二背膘厚度差值条件下时，使用日下料量第一调节系数将日下料量调高至第一预设日下料量。
10.根据权利要求9所述的母猪饲喂智能化控制系统，其特征在于，所述第一背膘厚度差值条件为，当前背膘厚度与第一背膘厚度的差值为正值，所述第二背膘厚度差值条件为，当前背膘厚度与第一背膘厚度的差值为负值；第一日下料量调节系数大于1。
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|---|---|---|---|---|
| CN117193082A (zh) * | 2023-09-15 | 2023-12-08 | 厦门农芯数字科技有限公司 | 基于机器学习的精准饲养控制系统 |
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